Chapitre4: La Faille d’Avdar, premières analyses morpho- tectoniques et
4.2.1. Description générale
Le système de la faille d’Avdar s’étend sur environ 47 km entre les coordonnées 106.69°E/N47.28°N et environ 107.16°E/47.55°N. Les ruptures de surface coupent des collines composées de roches métamorphiques fracturées (granite), dépôts Dévonien moyen-supérieur (d’après la carte géologique de la Mongolie, 1998) et des dépôts quaternaires (Figure 1-10a).dans les vallées à des altitudes comprises entre 1570 m et 1720 m (Figure 4-3). La carte géologique montre plusieurs failles structurelles dans la région mais aucune faille active n’a été identifiée. En général, la signature géomorphologique de la faille est faible (comme pour la faille de Sharkhai). La trace de la faille a été érodée ce qui pourrait être, d’une part, un indice de faible taux de déformation et, d’autre part, d’ancienneté du dernier séisme. Il est possible que le décalage en surface soit réparti sur plusieurs ruptures, la géomorphologie de la faille ne permettant pas dans ce cas une identification aisée. En effet, peu de décalages co-sismiques/cumulés ont été préservés. Toutefois, quelques drainages permettent de mettre en évidence un déplacement horizontal prouvant son activité récente.
Les ruptures de surface ont une géométrie qui diffère le long de sa trace: au sud-ouest, elles sont orientées NNE-SSW et leur géométrie est simple et rectiligne. Par contre, au nord-est, la zone des ruptures de surface devient large et compliquée montrant plusieurs ruptures. (Figure 4-4).
La faille montre quelques discontinuités géométriques (saut, zone de relais) de petite taille (métrique), mais trop faibles pour induire un arrêt de la rupture de surface selon les critères de Barka et Kadinsky-Cade (1988). Cependant, les ruptures de surface
changent d’azimut 10°) plusieurs fois le long de la faille, ce qui sera le critère
majeur des scénarios de segmentation de la rupture qui seront présentés par la suite.
Figure 4-3: Images multispectrales Pléiades (2 m de résolution) montrant la faille d’Avdar (ligne rouge) et le profil d’altitude (dérivé de Google EarthTM) le long des ruptures. La faille s’étend sur environ 47 km ; elle coupe la topographie entre 1570 et 1720 m d’altitude. Compte tenu de la dimension de cette figure, elle est disponible dans une version numérique sur support DVD.
Figure 4-4: Carte des ruptures de surface observées le long de la faille d’Avdar. La faille s’étend sur 47 km environ montrant deux géométries différentes.
La description est réalisée du SO vers le NE
Partie sud entre 106.69°E/N47.28° et 106.97°E/N47.5°
Les ruptures de surface (SR1) sont orientées N36°E à N46°E (en moyenne) avec un pendage de 43° à 50° vers le nord-ouest (Figure 4-4). Les mesures du pendage sont réalisées à partir des images satellitaires (pour la méthode de mesure, voir l’exemple
montré dans la Figure 2-16). Cette partie de la faille est caractérisée par une géométrie simple et linéaire. Elle traverse successivement des collines élevées composées des dépôts d’âge dévonien (d’après la carte géologique de la Mongolie, 1998) et des vallées quaternaires ; en conséquence, en cartographie la faille apparait sinueuse.
A l’échelle globale, entre E106.69°/N47.28° et E106.77°/N47.352° la faille «tourne» de 10° dans le sens horaire passant de N36°E à N46°E (en moyenne). Dans cette zone, on observe un «relais à gauche» (ZR1) extensif d’une largeur d’environ 360 m (Figure 4-5, Figure 4-6 et Tableau 4-1). Les deux ruptures de surface se chevauchent sur 625 m environ au niveau de ce relais.
La topographie est associée à une composante verticale qui accommode le changement d’azimut. Sur le terrain, un escarpement de 0.5 m environ a été observé (Figure 4-7).
Deux autres discontinuités géométriques (sauts) sont observées respectivement à
E106.78°/N47.37°et E106.87°/N47.43°. (Figure 4-5 et Tableau 4-1): la première
«S1» s’étend sur environ 220 m avec un saut (à gauche) de 55 m, et la deuxième «S2» est de 300 m de longueur avec un saut de 100 m (à droite).
Le drainage D1, situé à E106.89°/N47.44° (Figure 4-5), montre un mouvement senestre cumulé de 33 ±0.5 m (Figure 4-8Figure 4-8Figure 4-9, localisation Figure 4-5).
Le drainage D2, situé à E106.91°/N47.46°, montre un décalage senestre cumulé de 233 ±0.5m (Figure 4-10, localisation Figure 4-5).
Figure 4-5: Image Pléiades montrant les ruptures de surface d’Avdar (lignes rouge) entre 106.69°E/47.28°N et 106.97°E/47.5°N. ZR1, S1 et S2 sont des discontinuités géométriques (voir Tableau 4-1). Notez le changement d’azimut de 10°et les branches secondaires. Les lignes en bleu foncé (sur l’image Pléiades, à gauche) correspondent au réseau de drainage (la flèche bleue claire montre la direction d’écoulement). (Compte tenu de la dimension de cette figure, elle est disponible dans une version numérique sur support DVD).
Figure 4-6: Discontinuité géométrique extensive de 360 m environ de largeur. La rupture de surface tourne de 10° (de N36°E à N46°E). Notez la branche secondaire parallèle à la rupture principale. (Voir Figure 4-5 pour la localisation S1).
Figure 4-7: Photo montrant un escarpement (0.5 m) observé sur le terrain. Le passage de la faille d’Avdar est indiqué par les flèches rouges. La photo a été prise selon la direction indiquée sur la Figure 4-5.
Figure 4-8: Image Google Earth montrant le drainage D1 (en bleu) décalé par un mouvement senestre. La faille a une composante verticale. Son pendage est de 43°. Voir la Figure 4-5 pour la localisation.
Figure 4-9: A) Image Panchromatique Pléiades montrant le drainage D1 décalé par 33 ± 0.5 m de mouvement senestre cumulé. B) La situation actuelle: notez que la faille se compose de deux ruptures en surface. C) La reconstruction du drainage dans sa situation initiale, le décalage est mesuré sur les images en projetant l'amont (ancien amont avant mouvement) et l'aval vers la trace de la faille. L'incertitude du décalage est de 0.5 m correspondant à la résolution de l’image Pléiades. Pour la localisation, voir la Figure 4-5. Lignes bleues = drainages; Flèches = directions d'écoulement; Lignes rouges = traces de la faille. Cette figure est disponible dans une version numérique sur support DVD.
Figure 4-10: Illustration du décalage senestre cumulé de 233 ±0.5 m du drainage D2. A) Image Panchromatique Pléiades. B) Situation actuelle: Lignes bleues = drainages; Ligne rouge = trace de la faille; Lignes oranges = direction moyenne du drainage de part et d’autre de la faille. Notez les deux branches marquant les ruptures de surface. C) La reconstruction du drainage dans sa position initiale: le décalage est mesuré à partir des images en projetant l'amont et l'aval sur la trace de la faille. L'incertitude du décalage, estimée à 0.5 m, correspond à la résolution de l’image Pléiades. La reconstruction de ce drainage suggère la présence d’une composante compressive cumulée, mais aucune évidence géomorphologique n’a été observée sur les images Pléiades ou sur le terrain. Pour la localisation, voir Figure 4-5. Cette figure est disponible dans une version numérique sur un support DVD.
Plusieurs branches secondaires, parallèles ou légèrement obliques à la faille, sont cartographiées au nord et sud de la rupture principale avec une longueur qui varie entre 200 m et 3 km (Figure 4-8).
Partie nord entre E106.97°/N47.49° et 107.16°E/47.57°N
Les ruptures de surface (SR2) sont caractérisées par une géométrie plus complexe par rapport à la partie sud (Figure 4-4). La faille en surface se compose de deux ruptures qui s’entrelacent, mais elle pourrait avoir une géométrie plus simple en profondeur. Il semble que les ruptures en surface résultent de l’éclatement d’un segment unique en profondeur. La zone est bordée par deux ruptures principales «en tresse», qui se recoupent au sud-ouest et au nord-est de la zone (Figure 4-11). La première rupture, qui s’étend sur 17 km environ à partir de E106.97°/N47.49°, a un pendage estimé à 55° vers le nord-ouest à partir des images satellitaires (Figure 4-11). La deuxième rupture de surface, s’étend entre E107.01/N47.52° et E107.16°/N47.52° avec un pendage de 40° vers le sud-est (Figure 4-11). Ceci suggère que les zones entre ces deux branches sont des blocs «plus ou moins» en effondrement entre deux structures en décrochement senestre avec une composante normale. En profondeur, la faille pourrait cependant avoir une géométrie plus simple. Les mesures du pendage sont faites à partir des images satellitaires (pour la méthode de mesure voir Figure 2-16).
Une zone de relais extensif de 100 m de largeur et avec 1 km de chevauchement est associée à un changement d’azimut antihoraire de 32° (de N37°E à N69°E) (Tableau 4-1 et Figure 4-11 : ZR2). Une zone de relais compressif avec moins de 30 m de chevauchement est observée à E107.12°/N47.55° (Tableau 4-1 et Figure 4-11 : ZR3).
Le réseau de drainage associé à ce système complexe de ruptures est moins fréquent et plus récent, court et moins profond que dans la partie sud-ouest de la faille. D’autre part, la complexité de la zone nord-est de la faille d’Avdar pourrait aussi être le signe d’une partition entre déplacements horizontal et vertical sur les diverses structures. Aucune évidence de décalage horizontal ou vertical n’est observée le long de ces ruptures.
4.2.2. Conclusion
L’analyse des images satellitaires Pléiades, combinée avec les investigations de terrain, permet de cartographier certaines des ruptures de surface de la faille d’Avdar qui ont été préservées depuis des milliers d’années. La faille s’étend sur 47 km selon une direction NNE-SSW (Figure 4-12). Elle consiste en deux zones, chacune ayant sa propre géométrie. Entre 106.69°E/47.28°N et 106.97°E/47.5°N, la faille est assez rectiligne et son pendage de 43°-50° est orienté vers le nord-ouest. Entre E106.97°/N47.49° et 107.16°E/47.57°N, la rupture de surface est caractérisée par une architecture complexe. La zone des ruptures de surface devient large (~2 km) avec des ruptures ayant des pendages compris entre 40° et 55°. En profondeur, la faille pourrait cependant avoir une géométrie plus simple. Les décalages horizontaux et verticaux mesurés attestent que la faille est senestre avec une composante normale (la composante horizontale est prédominante).
La trace de la faille a été érodée ce qui pourrait être, d’une part, un indice de faible taux de déformation et, d’autre part, d’ancienneté du dernier séisme. Il est possible que le décalage en surface soit réparti sur plusieurs ruptures ; la géomorphologie de la faille dans ce cas ne permet pas une identification aisée. De nombreuses branches secondaires, orientées entre N28°E et N83°E, bordent la faille principale (Figure 4-13).
Ces résultats sont préliminaires. Une étude détaillée, combinée avec des observations de terrain sur la partie nord-ouest de la faille, est indispensable.
Figure 4-11: La partie NE des ruptures de surface de la faille d’Avdar (lignes rouge). La géométrie des ruptures est complexe avec plusieurs changements de direction (cercles jaunes). (Compte tenu de la dimension de cette figure, elle est disponible dans une version numérique sur support DVD).
Tableau 4-1: Discontinuités géométriques observées le long de la faille d’Avdar.
Coordinates Name Right step-over Left step-over Separation
step-over Azimuth change Width (m) Overlap (m) Width (m) Overlap (m) Width (m) Length (m) E106.77°/N47.352° ZR1 360 625 10° From N36° to N46° E106.78°/N47.37° S1 55 220 E106.87°/N47.43° S2 100 300 E107.05°/47.538° ZR2 100 1000 E107.12°/N47.55° ZR3 270 30
Figure 4-12: Les changements majeurs de l’azimut des ruptures de surface de la faille d’Avdar.
Figure 4-13: Synthèse de la géométrie des ruptures de surface de la faille d’Avdar : couleur bleue = changements d’azimut ; couleur noire = direction moyenne des ruptures de surface ; couleur orange = disontinuités gémotriques couleur verte = direction des principales branches secondaires.